Arf(불화아르곤) 포토레지스트란 무엇일까? Arf 포토레지스트, Arf 액침용 포토레지스트에 대해 알아보자

포토레지스트(Photo resist)란?

Arf(불화 아르곤) 포토레지스트를 알기 전에 포토레지스트(Photo resist)를 먼저 알아야 합니다. 포토레지스트(Photo resist)란 말 그래도 Photo는 빛을 나타내고 Resist는 저항을 나타냅니다. 이 두 언어가 합쳐져서 생긴 말이 포토레지스트입니다.  주된 특징으론 빛으로 인한 에칭에 버티며 감광액 용액의 주성분으로 하는 액상 화학재료입니다. 이런 반도체 제조에 있어서는 포토리소그래피(Photolithography) 즉 포토 공정에 이용되는 소재라고 할 수 있습니다. 여기서 포토공정은 깨끗하게 세정(Clean) 공정을 거친 기판 위에 감광액을 발라 코팅된 포토레지스트에 빛을 발사해, 빛에 영향받은 곳과 그렇지 않은 곳을 분류해, 반도체 설계대로 통로를 만드는 공정을 말합니다. 

그렇다면 ArF 포토레지스트란 무엇일까요?

ArF(불화 아르곤) 포토레지스트란?

위와 같이 포토레지스트는 빛을 쐈을때 빛의 통로를 만드는 포토공정에 이용되는 감광액을 말합니다. 그러나 여기서 감광액도 빛의 파동에 따라서 몇 가지 분류가 있습니다. 첫 번째로 G선(436nm), i선(365nm) krf(248nm), Arf(193nm) 순으로 점점 낮아집니다. 최근에는 빛의 파동에 따라 EUV 공정이 파동이 낮아 가장 최첨단 기술로써 사용되고 있습니다. 

Arf(불화 아르곤) 포토레지스트는 이에 193nm로써 주로 10~30nm 공정의 반도체에 이용되는 첨단 소재입니다. 

 

Arf(불화 아르곤) 포토레지스트에는 여러 가지가 있으나 주로 많이 알려져 있는 제품은 Line용 Positive Arf(불화 아르곤) 포토레지스트와 Hole용 Positive Arf(불화 아르곤) 포토레지스트, ArF Single Layer Resist, Arf 액침형 포토레지스트 등등이 있습니다. 

 

이들은 형태, 용도, 기술 방식에 따라서 여러 가지 형태를 취하고 있습니다. 

 

 

이 사진은 JSR의 ArF Single Layer Resist에 대한 사진입니다. ArF(193nm) 노광에 단형성(짧은 파장)이 높은 형태의 레지스트에 주목해 만들었습니다. 그 이후에 좀 더 낮은 파장의 레지스트가 업계에서 주목받게 됐는데 이러한 파장을 계량시켜 90nm의 파장을 가진 ArF 레지스트를 만들었습니다. 

 

위의 사진이 이에 대한 설명입니다. Mask사이즈가 120nm 일 경우의 130nm 포토레지스트의 그림의 구멍은 드문드문 있는 느낌입니다만, Mask 사이즈가 90nm에 90nm의 포토레지스트 같은 경우 각 구역에 4개의 구멍이 있는 매우 촘촘한 형태의 Photolithography (포토리소그래피, 포토공정)를 할 수 있습니다. 

 

ArF(불화 아르곤) 액침용 포토레지스트

Arf(불화 아르곤) 액침용 포토레지스트는 ArF의 리소그래피 기술(포토 공정)이 크게 발전함에 따라 필요성이 대두되었습니다. 이는 포토 공정에서 액침 노광이 발전함에 따라서 액침 노광 전용 레지스트와 렌즈가 발전해야만 했습니다. 

 

이는 레지스트와 렌즈 사이의 매체가 공기로부터 물로 바뀌게 되면 굴절율이 1.44배가 되는데 NA가 1 이상 높은 NA노광기의 설계가 바뀜에 따라 발생한 것입니다. Arf(불화 아르곤)의 파장에서도 더 높은 고해상도를 만들 수 있게 되어 더욱 섬세한 포토 공정을 이뤄낼 수 있게 되었습니다. 

Arf 침투 포토 공정 연구 개발도

45nm Arf침투 노출도에 대한 이미지

위의 사진이 그 결과 물입니다. 

 

Fig 5로 되어있는 사진은 굴절율이 바뀜에 따라서 만들어진 설계도이며, 밑에 Fig6은 파장에 따라서 좀 더 높은 해상도의 그림을 얻을 수 있다는 것을 의미합니다.